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面向浮筏举升的电液同步运动系统设计与控制策略研究
| 论文题名： | 面向浮筏举升的电液同步运动系统设计与控制策略研究 |
| 关键词： | 舰船浮筏;电液同步举升;交叉耦合;轨迹跟踪;模糊PID |
| 摘要： | 舰船浮筏作为一种有效的隔振降噪设备，目前正向着大型化、集成化方向发展。在筏体安装过程中，需要在一定范围内调整筏架的垂向位置，以便于在舰船壳体和筏架间安装弹性支撑件。随着浮筏体积和重量的不断增大以及筏架上安装设备和布置方式的多样化，对筏架同步举升的精度和适应性都提出了更高的要求。电液伺服系统具有响应速度快、控制精度高等优点，适合同步性能要求较高的系统，四组液压缸同步举升为浮筏垂向位置调整的典型形式。然而由于浮筏重量分布不均，艏艉液压缸承载相差较大，给四缸同步运动精度的提高带来挑战。本文以浮筏同步举升系统为研究对象，对阀控型电液位置同步系统进行了设计、建模与控制策略的研究。 首先，介绍了浮筏进舱系统的组成和原理，给出了液压驱动系统的整体方案，对同步举升系统的关键液压元件进行了选型设计，绘制出液压原理图。同时对控制器的选型进行说明，制定了显示控制系统流程图。 随后，建立了阀控缸电液位置伺服系统的数学模型，并结合实际工程对传递函数进行了简化，确定了仿真参数，同时对系统稳定性进行了分析。在此基础上，从提高单个缸的轨迹跟踪精度入手，对阀控电液位置伺服系统的控制策略进行了研究，通过在传统PID控制基础上引入模糊推理，实现控制参数的在线调整，提高了系统对外界负载变化的适应性，进而改善了单缸控制精度。为提高四缸同步运动的精度，将“等同式”同步控制策略和交叉耦合思想相结合，引入模糊推理机，提出了“交叉耦合模糊PID”同步控制器的设计方法。数字仿真结果表明，和传统“等同式”同步控制相比，本文所提出的控制策略可以明显减小液压缸之间的同步误差，提升系统整体同步性能。 最后，根据前文所设计的液压控制系统搭建实物平台，移植控制算法到控制器并对浮筏进舱系统进行联合调试。实验数据表明，本文所设计的控制算法可以有效减小各液压缸举升过程中因负载不同引起的同步误差，控制系统具有良好的快速跟踪性能和同步控制精度，满足浮筏进舱研制技术要求。 |
| 作者： | 李天奇 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴金波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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